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结构设计
第二章结构设计部分
2.1工程背景
本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为3500m2，总建筑面积约为8811.84m2；层高3.3m,平面尺寸为16.5m×43.2m。
采用柱下独立基础，室内地坪为±0.000m，室外内高差0.45m。
框架梁、柱、楼面、屋面板均为现浇。
设计资料
1.气象资料
⑴气温:
夏季最高气温27 C，冬季室外气温最低-7 C。
⑵风向:
夏季主导风东南,冬季主导风为西北。
⑶降水量：
年降水量719mm，小时最大降水量为80mm。
⑷雨季施工起止日期：
7月1日-9月30日。
⑸冬季施工起止日期：
12月5日-次年3月5日。
2.计算参数
⑴抗震设防烈度为6度，设计地震分组为二组，设计基本地震加速度值为0.05g。
⑵基本风压w。
=0.60kN/m2地面粗糙度类别为B级。
⑶基本雪压s。
=0.20kN/m2
⑷钢筋强度等级：
受力钢筋采用HRB400，其余采用HPB235；楼板、梁、柱混凝土强度等级均为C25。
2.技术经济条件
⑴交通运输条件：
本工程在郊区，可利用永久性公路，运输工具为汽车。
⑵技术装备情况：
机械化施工站，具有各种建筑机械及设备。
⑶现场水电情况工地附近有自来水管网和高压线可用。
⑷材料及劳动力供应情况均可满足工程施工要求。
2.2工程特点
本工程为5层，主体高度为17.4米。
框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。
本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。
由于本次设计是公寓楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。
2.3本章特点
本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、框架结构建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。
2.4框架结构设计计算
2.4.1工程概况
本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为712.8m2，总建筑面积约为3564m2；层高3.3m平面尺寸为16.5m×43.2m。
采用桩基础，室内地坪为±0.000m，室外内高差0.45m。
框架平面同柱网布置如下图：
框架梁柱现浇，屋面及楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。
2.4.2设计资料
2.4.2.1气象条件:
基本风荷载W。
=0.60kN/m2;基本雪荷载为0.20KN/m2。
2.4.2.2楼、屋面使用荷载：
走道：
2.0kN/m2；消防楼梯3.0kN/m2；公寓内房间2.0kN/m2。
2.4.2.4屋面及楼面做法：
屋面做法：
找平层：
20厚水泥砂浆
防水层：
三毡四油铺小石子
找平层：
20厚水泥砂浆
找坡层：
40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平
保温层：
80厚矿渣水泥
结构层：
120厚现浇混凝土板
抹灰层：
20厚混合砂浆天棚抹灰
楼面做法：
水磨石地面20mm面层
粘界格条
水磨石地面20mm水泥砂浆打底
水磨石地面水泥砂浆结合层一道
结构层：
120厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层：
20厚混合砂浆顶棚抹灰
2.4.3梁柱截面及计算简图的确定
2.1.3.1初估截面尺寸
（1）柱：
b×h=600mm×600mm
（2）梁：
梁编号如下图：
梁截面尺寸
h=（1/10～1/18）L。
（2-1）
代数取值（1/10～1/18）7200=400～720取700mm
b=（1/～1/3）h（2-2）
代数取值（1/2～1/3）700=233～350取300mm
L1:
b×h=300×700
L2:
b×h=300×450
L3:
b×h=200×400
L4:
b×h=200×500
2计算简图
线刚度计算
混凝土C25查表得E=2.8×104kN·m
中框架梁I=2I
左跨梁：
i左=EI/l=2.8×107×2×1/12×0.30×（0.7）3/7.2=6.669×104kN·m
中跨梁:
i中=EI/l=2.8×107×2×1/12×0.30×（0.45）3/2.1=6.072×104kN·m
右跨梁:
i右=EI/l=2.8×107×2×1/12×0.30×（0.7）3/7.2=6.669×104kN·m
A
B轴底层i底层柱=EI/h=2.8×107×2×1/12×（0.6）4/4.25=7.115×104kN·m
A
B轴其余层柱i其余层柱=0.9EI/h=0.9×2.8×107×2×1/12×（0.6）4/3.3
=8.247×104kN·m
令余柱线刚度为1.0,则其余各杆件的相对线刚度为
i左跨梁=6.669×104/（8.247×104）=0.8
i中跨梁=6.075×104/（8.247×104）=0.73
i右跨梁=6.669×104/（8.247×104）=0.8
i底=7.115×104/（8.247×104）=0.86
框架梁柱的相对线刚度如图2-3所示，作为计算各节点杆端分层法系数的依据。
2.4.4荷载计算
1屋面均布恒载
找平层：
20厚水泥砂浆0.02×20KN/m2=0.4KN/m2
防水层：
三毡四油铺小石子0.4KN/m2
找平层：
20厚水泥砂浆0.02×20KN/m2=0.4KN/m2
找坡层：
40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平0.04×14KN/m2=0.56KN/m2
保温层：
80厚矿渣水泥0.08×14.5KN/m2=1.16KN/m2
结构层：
120厚现浇混凝土板0.12×25KN/m2=3KN/m2
抹灰层：
20厚混合砂浆天棚抹灰0.02×17KN/m2=0.34KN/m2
合计6.26KN/m2
2楼面均布恒载
按楼面做法逐项计算
水磨石地面10mm面层
水磨石地面20mm水泥砂浆打底
水磨石地面水泥砂浆结合层一道0.65KN/m2
结构层：
120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25KN/m2=3KN/m2
抹灰层：
20厚混合砂浆顶棚抹灰0.02×17KN/m2=0.34KN/m2
合计3.99KN/m2
3梁自重
L1:
b×h=0.3m×0.7m
梁自重25KN/m2×0.3×（0.7-0.12）=4.35KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆17KN/m2×0.02×（0.7-0.12）=0.39KN/m
合计4.744KN/m
L2:
b×h=0.3m×0.45m
梁自重25KN/m2×0.3×（0.45-0.12）=2.47KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆17KN/m2×0.02×（0.45-0.12）=0.224KN/m
合计2.7KN/m
L3:
b×h=0.2m×0.4m
梁自重25KN/m2×0.3×（0.4-0.12）=1.4KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆17KN/m2×0.02×（0.4-0.12）=0.19KN/m
合计1.59KN/m
L4:
b×h=0.2m×0.5m
梁自重25KN/m2×0.3×（0.5-0.12）=1.9KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆17KN/m2×0.02×（0.5-0.12）=0.26KN/m
合计2.16KN/m
基础梁:
b×h=0.25m×0.4m
梁自重25KN/m2×0.25×0.4=2.5KN/m
4柱自重
b×h=0.6m×0.6m
柱自重25KN/m2×0.6×0.6=9KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆0.02×0.6×4×17KN/m2=0.82KN/m
合计9.82KN/m
构造柱：
b×h=0.2m×0.2m
柱自重25KN/m2×0.2×0.2=9KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆0.02×0.2×4×17KN/m2=0.272KN/m
合计1.272KN/m
5外纵墙自重
标准层
纵墙1.1×0.2×7KN/m2=1.54KN/m
铝合金窗0.35KN/m2×1.5=0.525KN/m
水刷石外墙面（3.3-1.5）0.5KN/m2=0.9KN/m
水泥粉刷内墙面（3.3-1.5）0.36KN/m2=0.648KN/m
合计3.613KN/m
底层
纵墙（4.25-1.5-0.7-0.4）×0.2×7KN/m2=2.31KN/m
铝合金窗0.35KN/m2×1.5=0.525KN/m
抹灰层:
20厚混合砂浆天棚抹灰0.02×17KN/m2=0.34KN/m
合计6.26KN/m
6内纵墙自重
标准层
纵墙（3.3-0.7）0.2×7KN/m2=4.004KN/m
水泥粉刷内墙面2×（3.3-0.7）0.36KN/m2=1.872KN/m
合计3.613KN/m
（内横墙同内纵墙）
7内隔墙自重
（梁0.2m×0.5m）
纵墙（3.3-0.5）0.2×7KN/m2=3.92KN/m
水泥粉刷内墙面2×（3.3-0.5）0.36KN/m2=2.016KN/m
合计5.936KN/m
（梁0.2m×0.4m）
纵墙（3.3-0.4）0.2×7KN/m2=4.06KN/m
水泥粉刷内墙面2×（3.3-0.4）0.36KN/m2=2.088KN/m
合计6.148KN/m
8女儿墙自重
墙0.9×0.2×18KN/m2=3.24KN/m
水刷石外墙面0.9×0.5KN/m2=0.9KN/m
水泥粉刷内墙面0.9×0.36KN/m2=0.648KN/m
合计4.338KN/m
2.4.5屋面和楼面活荷载标准值
上人屋面2.0kN/m2
楼面：
走廊2.0kN/m2
楼面、公寓2.0kN/m2
2.4.6雪荷载标准值
Sk=1.0×0.20KN/m2
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值
.4.7竖向荷载下框架受荷载总图
图2-4板传荷载示意图
经计算所有现浇板板块的长边与短边比均小于3.0，宜按双向板计算，从四角出45o平分线，区格板被分为四个小块，每小块荷载传给与之相邻的的梁，见梁所受板传荷示意图。
板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。
图2-5梁所受板传荷载示意图
1-2轴梁框架梁（DE）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×1.2m/2=3.756KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.2m/2=1.2KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×1.2m/2=2.394KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.2m/2=1.2KN/m
L1梁（梁重4.744KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+3.756KN/m
=8.5KN/m
活载=板传荷载
=1.2KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+2.394KN/m
=7.138KN/m
活载=板传荷载
=1.2KN/m
1-2轴梁框架梁（CD）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×1.8m×5/8=7.043KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.8m×5/8=2.25KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×1.8m×5/8=4.49KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.8m×5/8=2.25KN/m
L4（4）梁（梁重2.16KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+7.043KN/m+3.756KN/m
=11.015KN/m
活载=板传荷载
=2.25KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+2.394KN/m+4.49KN/m
=9.044KN/m
活载=板传荷载
=2.25KN/m
C-D轴梁框架梁（12）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×1.8m×（1-2×0.42+0.43）=8.38KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.8m×（1-2×0.42+0.43）=2.68KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×1.8m×（1-2×0.42+0.43）=5.34KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.8m×（1-2×0.42+0.43）=2.68KN/m
L4
（2）梁（梁重2.16KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+8.38KN/m×2
=18.92KN/m
活载=板传荷载
=2.68KN/m×2
=5.36KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+5.34KN/m×2
=12.84KN/m
活载=板传荷载
=2.25KN/m×2
=5.36KN/m
L1
（2）梁（梁重4.744KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+8.38KN/m×2
=21.504KN/m
活载=板传荷载
=2.68KN/m×2
=5.36KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+5.34KN/m×2
=15.424KN/m
活载=板传荷载
=2.25KN/m×2
=5.36KN/m
1-1/1轴梁框架梁（CB）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×0.75m×（1-2×0.362+0.363）=3.7KN/m
活载:
2.0KN/m2×0.75m×（1-2×0.362+0.363）=1.18KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×0.75m×（1-2×0.362+0.363）=2.37KN/m
活载:
2.0KN/m2×0.75m×（1-2×0.362+0.363）=1.18KN/m
CB轴梁框架梁（11/1）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×0.75m×5/8=2.93KN/m
活载:
2.0KN/m2×0.75m×5/8=0.938KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×0.75m×5/8=1.87KN/m
活载:
2.0KN/m2×0.75m×5/8=0.938KN/m
L4（3）梁（梁重2.16KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+3.7KN/m×2
=9.56KN/m
活载=板传荷载
=1.18KN/m×2
=2.36KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+2.37KN/m×2
=6.9KN/m
活载=板传荷载
=1.18KN/m×2
=2.36KN/m
1/1-2轴梁框架梁（CB）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×0.75m×5/8=2.93KN/m
活载:
2.0KN/m2×0.75m×5/8=0.938KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×0.75m×5/8=1.87KN/m
活载:
2.0KN/m2×0.75m×5/8=0.938KN/m
L1（3）梁（梁重4.744KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+2.93KN/m×2
=10.604KN/m
活载=板传荷载
=0.983KN/m×2
=1.876KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+1.87KN/m×2
=8.484KN/m
活载=板传荷载
=0.983KN/m×2
=1.876KN/m
L4（6）梁（梁重2.16KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+7.043KN/m+3.7KN/m
=12.903KN/m
活载=板传荷载
=2.25KN/m+1.18KN/m
=3.43KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+4.49KN/m+2.37KN/m
=9.02KN/m
活载=板传荷载
=2.25KN/m+1.18KN/m
=3.43KN/m
L3梁（梁重1.59KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=1.59KN/m+2.93KN/m+3.7KN/m
=8.22KN/m
活载=板传荷载
=0.938KN/m+1.18KN/m
=2.118KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=1.59KN/m+1.87KN/m+2.37KN/m
=5.83KN/m
活载=板传荷载
=0.938KN/m+1.18KN/m
=2.118KN/m
1-2轴梁框架梁（AB）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×1.05m×（1-2×0.32+0.33）=5.57KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.05m×（1-2×0.32+0.33）=1.78KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×1.05m×（1-2×0.32+0.33）=3.55KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.05m×（1-2×0.32+0.33）=1.78KN/m
L1（4+5）梁（梁重4.744KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+5.57KN/m+3.7KN/m
=14.014KN/m
活载=板传荷载
=1.78KN/m+1.18KN/m
=2.96KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=4.744KN/m+3.55KN/m+2.37KN/m
=10.664KN/m
活载=板传荷载
=1.78KN/m+1.18KN/m
=2.96KN/m
A-B轴梁框架梁（12）
屋面板传给梁的荷载
恒载:
6.26KN/m2×1.05m×5/8=4.108KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.05m×5/8=1.313KN/m
楼面板传给梁的荷载
恒载:
3.99KN/m2×1.05m×5/8=2.618KN/m
活载:
2.0KN/m2×1.05m×5/8=1.313KN/m
L2梁（梁重2.16KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+4.108KN/m×2
=10.376KN/m
活载=板传荷载
=1.313KN/m×2
=2.626KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.16KN/m+2.618KN/m×2
=7.396KN/m
活载=板传荷载
=1.313KN/m×2
=2.626KN/m
L2梁（梁重2.865KN/m）均布荷载
屋面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.865KN/m+4.108KN/m×2
=11.081KN/m
活载=板传荷载
=1.313KN/m×2
=2.626KN/m
楼面梁:
恒载=梁自重+板传荷载
=2.865KN/m+2.618KN/m×2
=8.101KN/m
活载=板传荷载
=1.313KN/m×2
=2.626KN/m
2.4.8柱的集中
L4（5+6）梁
均布荷载
屋顶：
8.22KN/m
标准层：
5.83KN/m+6.148KN/m=11.978KN/m
活载：
2.118KN/m
1.5m
6.165KN/m6.165KN/m
8.984KN/m8.984KN/m
1.589KN/m1.589KN/m
屋：
8.22KN/m×1.5/2=6.165KN/m
楼：
11.978KN/m×1.5/2=8.984KN/m
活：
2.118KN/m×1.5/2=1.589KN/m
L4（5）梁
均布荷载
屋顶：
12.903KN/m
标准层：
9.02KN/m+5.936KN/m=14.956KN/m
活载：
3.43KN/m
6.165KN/m
8.984KN/m
1.589KN/m
2.1m1.5m
25.8KN/m26.82KN/m
30.67KN/m32.16KN/m
6.837KN/m67.1KN/m
L4（4）梁
均布荷载
屋顶：
11.015KN/m
标准层：
9.044KN/m+5.936KN/m=14.98KN/m
活载：
2.25KN/m
3.6m
19.827KN/m19.827KN/m
26.964KN/m26.964KN/m
4.05KN/m4.05KN/m
2计算柱的竖向荷载
A轴柱：
屋面柱荷载：
88.839KN+8.5KN/m×7.2+2.358KN/m×7.2
=167.017KN
标准层柱荷载：
109.694KN+7.138KN/m×7.2+3.613KN/m×7.2
=187.101KN
活载：
22.331KN+1.2KN/m×7.2=30.971KN
B轴柱：
屋面柱荷载：
88.839KN+6.615KN/m×7.2+14.014KN/m×7.2
=202.07KN
标准层柱荷载：
109.694KN+8.984KN/m×7.2+10.664KN/m×7.2+5.87KN/m×7.2
=246.707KN
活载：
22.331KN+2.96KN/m×7.2+1.589KN/m×2
=30.971KN
因结构对称，C轴柱纵向集中荷载与B轴柱相同；
D轴柱纵向集中荷载与A轴柱相同。
图2-6竖向受荷总图
注：
1、图中梁端各值单位为kN；梁跨中各值单位为kN/m；
2、图中数值均为标准值
2.4.9风荷载计算
为简化计算，将计算单元范围内外墙面的分布风荷载化为等量的作用于屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值，计算公式如下：
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